Pharming: Medikamente aus gentechnisch veränderten Tieren

Von der Farm zur Apotheke

Irgendwo in einer klimakontrollierten Anlage legen Hennen Eier, die völlig normal aussehen. Aber wenn man eines aufschlägt, enthält das Eiklar ein menschliches therapeutisches Protein, das in der Lage ist, eine seltene, lebensbedrohliche Krankheit zu behandeln. Willkommen beim Pharming – einem Kofferwort aus "Pharmazeutik" und "Farming" –, bei dem gentechnisch veränderte Tiere als lebende Bioreaktoren für die Arzneimittelproduktion dienen.

Das Konzept klingt nach Science-Fiction, doch Pharming-Medikamente sind seit über einem Jahrzehnt auf dem Markt. Da die traditionelle biopharmazeutische Herstellung mit steigenden Kosten und Kapazitätsgrenzen zu kämpfen hat, bietet Pharming einen radikal anderen Ansatz: die Biologie die schwere Arbeit erledigen lassen.

Wie Wissenschaftler Tiere in Medikamentenfabriken verwandeln

Pharming beginnt mit der rekombinanten DNA-Technologie. Wissenschaftler identifizieren das menschliche Gen, das für ein gewünschtes therapeutisches Protein kodiert – ein Enzym, einen Antikörper oder ein Hormon. Sie verschmelzen dieses Gen dann mit einer regulatorischen DNA-Sequenz aus dem Zieltier, die die Proteinexpression in ein bestimmtes Gewebe wie die Milchdrüse oder den Eileiter lenkt.

Dieses gentechnisch veränderte DNA-Konstrukt, ein sogenanntes Transgen, wird in einen befruchteten Embryo eingebracht, typischerweise durch Mikroinjektion oder virale Vektoren. Das resultierende Tier trägt das menschliche Gen in jeder Zelle, aktiviert es aber nur dort, wo es vorgesehen ist. Bei Ziegen und Kühen erscheint das Protein in der Milch. Bei Hühnern reichert es sich im Eiklar an.

Sobald das Tier ausgewachsen ist und beginnt, Milch zu produzieren oder Eier zu legen, wird das Zielprotein extrahiert und mit Standard-Biochemie-Techniken gereinigt. Das Tier selbst wird nicht geschädigt – Ziegen werden normal gemolken, und Hennen legen Eier nach ihrem üblichen Zeitplan.

Echte Medikamente, echte Patienten

Das erste Pharming-Medikament, das Patienten erreichte, war ATryn, ein rekombinantes humanes Antithrombin, das in der Milch von transgenen Ziegen produziert wird. Von der Europäischen Kommission im Jahr 2006 und von der US-amerikanischen FDA im Jahr 2009 zugelassen, behandelt ATryn den erblichen Antithrombinmangel, eine Gerinnungsstörung, von der etwa einer von 5.000 Menschen betroffen ist. Laut seinem Hersteller produziert eine einzelne transgene Ziege pro Jahr so viel Antithrombin wie 90.000 menschliche Blutspenden.

Im Jahr 2015 genehmigte die FDA Kanuma (Sebelipase alfa), ein rekombinantes Enzym, das in den Eiern gentechnisch veränderter Hühner produziert wird. Kanuma behandelt den lysosomalen sauren Lipasemangel, eine seltene Erbkrankheit, die dazu führt, dass sich Fett gefährlich in Leber und Milz ansammelt. Es war das erste Medikament, das in Hühnereiern hergestellt und für die Anwendung am Menschen zugelassen wurde.

Warum Eier und Milch Stahltanks schlagen

Die konventionelle biopharmazeutische Produktion basiert auf Säugetierzellkulturen, die in Bioreaktoren aus Edelstahl gezüchtet werden – ein Verfahren, das zwar effektiv, aber teuer und langsam zu skalieren ist. Der Bau einer neuen Produktionsanlage kann Hunderte von Millionen Dollar kosten und Jahre dauern.

Pharming bietet mehrere Vorteile:

• Geringere Kosten: Tiere sind im Vergleich zu industriellen Zellkultureinrichtungen relativ kostengünstig zu halten.
• Schnelle Skalierung: Das Züchten von mehr Tieren ist schneller als der Bau neuer Fabriken.
• Hohe Ausbeute: Eine Henne kann bis zu 300 Eier pro Jahr legen, und Forscher am Roslin Institute haben gezeigt, dass bereits drei Eier eine klinisch relevante Medikamentendosis liefern können.
• Korrekte Proteinfaltung: Tierische Zellen fügen auf natürliche Weise die komplexen Zuckermodifikationen hinzu, die viele menschliche Proteine benötigen, um richtig zu funktionieren – etwas, das bakterielle Systeme nicht können.

Herausforderungen und ethische Fragen

Pharming ist nicht ohne Hürden. Nur etwa ein Prozent der mikroinjizierten Embryonen bringt ein lebendes Tier hervor, das das Transgen richtig exprimiert, was die anfängliche Erzeugung von Gründertieren zeitaufwändig macht. Auch die regulatorische Aufsicht ist komplex: Die Zulassung von Kanuma durch die FDA erforderte die Koordination zwischen ihrem Zentrum für Veterinärmedizin und ihrem Zentrum für Arzneimittelbewertung und -forschung.

Bedenken hinsichtlich des Tierschutzes bestehen weiterhin, obwohl Forscher betonen, dass transgene Tiere keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit zeigen und ein normales Leben führen. Die Eindämmung ist ein weiterer Aspekt – Pharming-Tiere müssen von der Nahrungsmittelversorgung getrennt gehalten werden, um zu verhindern, dass therapeutische Proteine in die Nahrungskette gelangen.

Was als Nächstes kommt

Fortschritte bei Gen-Editing-Werkzeugen wie CRISPR machen es schneller und präziser, transgene Tiere zu erzeugen, was möglicherweise die niedrigen Erfolgsraten verbessert, die Pharming in der Vergangenheit begrenzt haben. Forscher untersuchen auch neue Wirtsspezies und Expressionssysteme, um die Bandbreite der Proteine zu erweitern, die produziert werden können.

Da die Nachfrage nach komplexen biologischen Arzneimitteln – monoklonalen Antikörpern, Enzymersatztherapien und neuartigen Zytokinen – weiter wächst, stellt Pharming eine bewährte, skalierbare Alternative dar, die die älteste Industrie der Welt in eine Grenze der modernen Medizin verwandelt.